CN116407935B - 基于超重力反应器的选择性脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脱硫分离技术领域,尤其涉及一种基于超重力反应器的选择性脱硫方法,包括:通过驱动装置驱动填料床转动;将含硫化氢的原料气通过进气口通入反应器,并进入填料床沿外侧填料区至内侧填料区的方向移动;将脱硫剂通过进液口通入填料床,并在离心力的作用下沿内侧填料区至外侧填料区的方向移动。本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,含硫化氢的原料气与液态脱硫剂在填料床中气液两相逆向接触,导流件能够改变通过内侧的填料区后脱硫剂液体的流向,形成多个端效应区,在降低填料体积的条件下,提升了传质系数,降低了气液接触时间,从而降低了二氧化碳的吸收,进一步提升了硫化氢的选择性。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫分离技术领域,尤其涉及一种基于超重力反应器的选择性脱硫方法。
背景技术
近年来,天然气、煤气、石油气等优质、高效、清洁的燃气能源在总能源消耗中的占比逐年增加。但是,这些燃气能源在开发/生产中含有H2S(硫化氢)、CO2(二氧化碳)等酸性气体。H2S具有较高的毒性及腐蚀性,处理不当可对大气环境及人身安全造成严重危害;在工业加工过程中,则会造成设备及管道腐蚀或引发催化剂中毒等。对于选择性脱硫来说,在二氧化碳等其他酸性气体存在的情况下,吸收剂吸收硫化氢时,二氧化碳同时也会被吸收,且其共吸率往往很高,导致吸收剂循环流量大、硫磺再生工艺能耗大。因此,气体在进入后续工段或排放之前须脱除其中的H2S,且为实现节能降耗目标提高H2S的选择性,降低CO2等酸性气体的共吸是必然的。
相关技术公开了一种海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法,含硫化氢原料气从侧向进入超重力机,含硫化氢原料气体中硫化氢含量≤300ppm,脱硫药剂从超重力机中央进入,通过液体分布器喷淋到填料表面;在超重力机内部,脱硫药剂由填料的内环向外环流动,原料气由外环向内环流动,气液两相在填料层中沿径向做逆向接触,充分反应,硫化氢转入液相被脱硫药剂中的胺基吸收,净化后的原料气直接由出口离开超重力机。然而,上述海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法中,二氧化碳同步去除率相对较高,硫化氢选择性较低。
因此,亟需一种能够解决上述问题的基于超重力反应器的选择性脱硫方法。
发明内容
本发明提供一种基于超重力反应器的选择性脱硫方法,该方法通过增加超重力反应器的端效应区,提升含硫化氢的原料气的传质效果,降低气液接触时间,减少二氧化碳的吸收,进一步提升硫化氢的选择性。
本发明提供一种基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述超重力反应器,包括:
反应器,所述反应器具备内腔,所述反应器上设有进气口、出气口、进液口和出液口;
填料床,所述填料床包括多个填料区,相邻所述填料区之间设有环形槽,每个所述填料区的内边缘区域形成端效应区,所述填料床设置于所述反应器的内腔,所述进气口与所述填料床连通,所述进液口与所述填料床连通;
导向模块,所述导向模块包括多个具备导流面的导流件,所述导流面适用于改变脱硫剂液体的流向,每个所述环形槽内环形均布设有多个所述导流件;
驱动装置,所述驱动装置适用于驱动所述填料床转动;
所述选择性脱硫方法,包括:
通过所述驱动装置驱动所述填料床转动;
将含硫化氢的原料气通过所述进气口通入所述反应器,并进入所述填料床沿外侧所述填料区至内侧所述填料区的方向移动;将脱硫剂通过所述进液口通入所述填料床,并在离心力的作用下沿内侧所述填料区至外侧所述填料区的方向移动。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述超重力反应器还包括控制模块、硫化氢检测装置和导流件驱动模块,所述硫化氢检测装置适用于检测通入所述反应器的含硫化氢的原料气中硫化氢的含量,所述导流件驱动模块适用于驱动每个所述导流件转动,所述驱动装置、所述硫化氢检测装置和所述导流件驱动模块与所述控制模块通信连接。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,还包括反馈调节控制方法,所述反馈调节控制方法,包括:
预设多个硫化氢含量数值区段;
通过所述硫化氢检测装置获取含硫化氢的原料气中硫化氢的含量数据;
确定获取的所述硫化氢的含量数据落入的数值区段;
根据获取的所述硫化氢的含量数据落入的数值区段调节所述驱动装置的转速和各个导流件的转动角度。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述填料床包括第一填料区和第二填料区,所述第一填料区的内径为30mm至600mm,所述第一填料区的外径为80mm至1800mm;所述第二填料区的内径为100mm至2200mm,所述第二填料区的外径为140mm至3200mm。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述填料区内填料的比表面积为200m2/m3至1000m2/m3。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述填料区内填料的空隙率为90%至97%。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述驱动装置的转速为200r/min至2000r/min。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,通入所述含硫化氢的原料气的流量为0.9m3/h至100000m3/h,通入所述脱硫剂的流量为3L/h至500m3/h。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述脱硫剂脱硫的反应温度小于或等于40℃。
根据本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,所述脱硫剂包括MDEA溶液、栲胶溶液、PDS溶液或络合铁溶液。
本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,通过将超重力反应器的填料床设置为多个环形的填料区,并在相邻设置的填料区之间的环形槽内均布设置多个导流件,含硫化氢的原料气沿位于外侧的填料区至位于内侧的填料区的方向流动的过程中,以及液态脱硫剂在驱动装置施加的离心力的作用下沿内侧的填料区至外侧的填料区的方向流动的过程中,气液两相接触,导流件能够改变通过内侧的填料区后脱硫剂液体的流向,形成多个端效应区,在降低填料体积的条件下,进一步提升了传质系数,降低了气液接触时间,从而降低了二氧化碳的吸收,进一步提升了硫化氢的选择性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中超重力反应器的示意图;
图2是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中导流件的示意图;
图3是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法的示意图;
图4是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中反馈调节方法的示意图;
图5是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中导向模块的工作模式之一的示意图;
图6是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中导向模块的工作模式之二的示意图;
图7是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中导流件有效角度范围的示意图;
图8是是本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中的超重力反应器与现有技术中的超重力反应器和填料塔的体积对比示意图。
附图标记:
1、反应器;2、填料床;201、第一填料区;202、第二填料区;3、驱动装置;4、进气口;5、出气口;6、进液口;7、出液口;8、环形槽;9、导流件;901、固定部;902、导流部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图7描述本发明的基于超重力反应器的选择性脱硫方法。
如图1和图2所示,本发明提供一种基于超重力反应器的选择性脱硫方法。
其中,超重力反应器包括反应器1、填料床2、导向模块和驱动装置3。反应器1具备内腔,反应器1上设有进气口4、出气口5、进液口6和出液口7;填料床2包括第一填料区201和第二填料区202,第一填料区201和第二填料区202之间设有环形槽8,第一填料区201和第二填料区202的内边缘区域形成两个端效应区,填料床2设置于反应器1的内腔,进气口4与填料床2连通,进液口6与填料床2连通;导向模块包括多个具备导流面的导流件9,导流面适用于改变脱硫剂液体的流向,多个导流件9环形均布于环形槽8内;驱动装置3适用于驱动填料床2转动。
在本发明具体的实施例中,导流件9为柱状,包括固定部901和导流部902,各个导流件9的固定部901经填料床2的顶壁设置的环形开口和反应器1的顶壁设置的通孔伸出,从而在填料床2转动过程中,设置于填料床2的顶壁上的环形开口可以对导流件9进行让位,防止其填料床2的仓壁发生干涉。导流件9的固定部901与反应器1的顶壁转动配合,以调节导流件9的转动角度。
如图3所示,在本发明具体的实施例中,导流部902为柱状,采用不锈钢制成,导流面设置于其外壁,在转动导流件9时,导流面的角度也发生变化,从而对液态脱硫剂起到不同的导流作用。
在本发明具体的实施例中,液态脱硫剂可以通过液体分布器(图1中未示出)均匀喷至第一填料区201的内缘。具体地,液体分布器为采用不锈钢制成的管状部件,其面向第一填料区201的一侧设有孔径为1mm的小孔,液态脱硫剂通过小孔均匀喷洒至第一填料区201的内缘。
可以预见的是,在一些实施例中,填料床2还可以包括2个以上同轴设置的填料区,并且相邻填料区之间设置环形槽8,每个环形槽8内均布导流件9,能够形成更多的端效应区,进一步提升传质系数。
在本发明实施例中,选择性脱硫方法,包括:
通过驱动装置3驱动填料床2转动;
将含硫化氢的原料气通过进气口4通入反应器1,并进入填料床2沿第二填料区202至第一填料区201的方向移动;将脱硫剂通过进液口6通入填料床2,并在离心力的作用下沿第一填料区201至第二填料区202的方向移动。
需要说明的是,驱动装置3驱动填料床2转动、通入含硫化氢的原料气以及通入脱硫剂三者同步进行。
本发明提供的基于超重机的选择性脱硫方法中,在压差作用下,含硫化氢的原料气沿第二填料区202至第一填料区201的方向移动,液态脱硫剂可以通过液体分布器均匀喷至第一填料区201的内缘,并在离心力的作用下沿第一填料区201至第二填料区202的方向移动,含硫化氢的原料气与液态脱硫剂在填料床2中气液两相逆向接触,导流件能够改变通过内侧的填料区后脱硫剂液体的流向,在填料区的内边缘区域形成端效应区,在降低填料体积的条件下,进一步提升了传质系数,降低了气液接触时间,从而降低了二氧化碳的吸收,进一步提升了硫化氢的选择性。含硫化氢的原料气中的酸性气体(主要为硫化氢和二氧化碳)溶解在液态脱硫剂并与之反应,脱硫尾气经过碱液吸收后排放大气,反应后的液体在离心力的作用下被抛出填料床2并汇集在反应器1内壁,最终从出液口7排出。
在本发明实施例中,超重力反应器还包括控制模块、硫化氢检测装置和导流件驱动模块(图1中均未示出),硫化氢检测装置适用于检测通入反应器1的含硫化氢的原料气中硫化氢的含量,导流件驱动模块适用于驱动每个导流件9转动,驱动装置3、硫化氢检测装置和导流件驱动模块与控制模块通信连接。通过设置硫化氢检测装置,能够实时检测含硫化氢的原料气中硫化氢的浓度,控制模块可以根据当前的硫化氢浓度数据对导流件驱动模块和驱动装置3发出对应的控制信号。作为示例,导流件驱动模块可以包括多个分别用于驱动各个导流件9转动的伺服电机,控制模块可以控制各个伺服电机同步或者独立运行(调节导流件9的转动角度),以使导向模块适应于不同的工况。
如图4所示,本发明实施例提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法中,还包括反馈调节控制方法,反馈调节控制方法,包括:
预设多个硫化氢含量数值区段;
通过硫化氢检测装置获取含硫化氢的原料气中硫化氢的含量数据;
确定获取的硫化氢的含量数据落入的数值区段;
根据获取的硫化氢的含量数据落入的数值区段调节驱动装置3的转速和各个导流件9的转动角度。
作为示例,可以将硫化氢含量预设为200ppm至220ppm,220ppm至240ppm,240ppm至260ppm,260ppm至280ppm和280ppm至300ppm,5个数值区段。例如,当通过硫化氢检测装置获取含硫化氢的原料气中硫化氢的含量数据为270ppm时,其落入260ppm至280ppm数值区段,此时,控制模块可以根据当前工况控制驱动装置3的转速和各个导流件9的转动角度。需要说明的是,一般情况下,在填料床2一定的转速范围内,含硫化氢的原料气中硫化氢的浓度越高,驱动装置3需要驱动填料床2以更高的运行速度转动,才能够取得更好的脱硫效果,驱动装置3的能耗较高。通过上述的反馈调节控制方法,能够针对含硫化氢的原料气中硫化氢的浓度落入的数值区段,调节各个导流件9的转动角度,气相和液相在填料床2中逆向接触的过程中,提升含硫化氢的原料气和液态脱硫剂的传质速率,即通过控制模块调节各个导流件9的转动角度提升脱硫效果来替代驱动装置3的转速调节提升脱硫效果,节约能耗,实现能耗与脱硫效率的平衡。
在一些实施例中,还可以根据不同的数值区段预设多个不同的工作模式,每个工作模式下,各个导流件9的偏转角度以及驱动装置3的转速均为设定值,控制模块确定获取的硫化氢的含量数据落入的数值区段后,可以直接选择对应的工作模式工作,如图5和图6所示。如图7所示,导流件9的有效转动角度为-90°至90°(-90°至0°未示出)。
在本发明实施例中,第一填料区201的内径为30mm至600mm,第一填料区201的外径为80mm至1800mm,第二填料区202的内径为100mm至2200mm,第二填料区202的外径为140mm至3200mm。作为示例,从实验的尺度来看,第一填料区201的内径为30mm至50mm,本实施例优选38mm,第一填料区201的外径为80mm至100mm,本实施例优选90mm,第二填料区202的内径为100mm至140mm,本实施例优选114mm,第二填料区202的外径为140mm至170mm,本实施例优选146mm。从工业应用的尺度来看,第一填料区201的内径为400mm至600mm,本实施例优选500mm,第一填料区201的外径为1500至1800mm,本实施例优选1600mm,第二填料区202的内径为2000mm至2200mm,本实施例优选2100mm,第二填料区202的外径为3000mm至3200mm,本实施例优选3100mm。
在本发明实施例中,填料的比表面积为200m2/m3至1000m2/m3,本实施例优选500m2/m3。
在本发明实施例中,填料的空隙率为90%至97%,本实施例优选97%。
在本发明实施例中,驱动装置3的转速为200r/min至2000r/min,即驱动装置3的超重力水平为2至200,本实施例优选1000r/min至1200r/min(对应驱动装置3的超重力水平为50至72)。脱硫率随着超重力水平的增加而增加,这主要是因为超重力水平的增加,加快了液膜表面更新,提高了液相的湍动程度,强化了气-液两相间传质。然而,当填料床2的超重力水平超过72以后,超重力水平的提高对脱除率的影响就不明显了。超重力水平对于选择性因子的影响,在填料床2的超重力水平达到72之前,选择性因子随超重力水平提高而增加,在填料床2的超重力水平超过72之后,选择性因子随超重力水平的提高反而略有下降,主要原因在于,低超重力水平范围内,转速增加造成了脱硫率增加和脱碳率降低,而超重力水平大于72后,脱碳率的上升使选择性因子有所下降。因此,对于脱除率和选择性因子综合考虑,较佳的超重力水平应该控制在50至72之间。
在本发明实施例中,通入含硫化氢的原料气的流量为0.9m3/h至100000m3/h,通入脱硫剂的流量为3L/h至500m3/h。作为示例,从实验的尺度来看,通入含硫化氢的原料气的流量为0.9m3/h至1.2m3/h,通入脱硫剂的流量为3L/h至5L/h;从工业应用的尺度来看,通入含硫化氢的原料气的流量为1000m3/h至100000m3/h,通入脱硫剂的流量为100m3/h至500m3/h。其中,气速对选择性的影响存在着以下规律,当气速增加时,选择性因子变大,其主要原因在于,气速对脱碳率的影响要大于对脱硫率的影响,大气速时,含硫化氢的原料气在填料床2内的停留时间的变短,抑制了二氧化碳的吸收。实验结果表明,当气液比为200时,脱硫率超过99.9%,此时选择性因子为18至20,相对于传统单端效应区超重力设备,其选择性提高20%。
在本发明实施例中,脱硫剂脱硫的反应温度小于或等于40℃。在本发明具体的实施例中,脱硫剂采用MDEA溶液(N-甲基二乙醇胺溶液,C5H13NO2)。MDEA在吸收硫化氢和二氧化碳的过程中,温度对其影响有以下几个方面:
1)、溶液的黏度等物性随温度变化,温度改变了在脱硫剂溶液中的平衡溶解度,进而影响吸收过程的传质速率,使硫化氢脱除率下降;
2)由于MDEA与硫化氢的反应为瞬间反应,温度对其反应速率影响相对较小,然而MDEA与二氧化碳的反应较缓慢,温度对其反应速率有很大的影响,温度上升时,反应速率增加明显,二氧化碳共吸率上升,造成选择性因子下降;
3)对于脱硫剂溶液来说,温度对硫化氢吸收率的影响正好与二氧化碳的吸收率影响相反,低温有利于选择性脱硫,当温度超过40℃后,脱碳率上升,脱硫率和选择性因子急剧下降。
因此,本发明在常温下进行,温度不超过40℃。
实验结果表明,通过本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,在常温,硫化氢体积分数为1%、二氧化碳体积分数为9%下操作,气液比为200,驱动装置3转速为1100r/min,硫化氢的脱除率为99.9%,二氧化碳的脱除率小于4.99%,选择性因子为20。
在本发明一些实施例中,脱硫剂还可以采用栲胶溶液、PDS溶液或络合铁溶液。
现有技术中,富液再生时,解吸出来酸性气体混合物(主要为硫化氢和二氧化碳)中硫化氢的含量(偏低),达不到标准,对克劳斯硫磺回收工艺造成影响。而且,从胺液解吸酸性气体混合物所需要的能耗要高于纯硫化氢,无形当中增加了能源的浪费。目前醇胺法是脱除硫化氢常用的方法,一般在塔器里吸收含硫气流。但目前传统塔器设备体积过于庞大,存在传质效果较差、脱除效率低、副产物多(盐酸和硫代硫酸盐等酸性物质)的缺陷。此外,传统塔器所具有的较长气液接触时间、较大填料体积和较小气液比对于提高硫化氢脱除率的效果其实并不明显,相反,这些条件是造成高脱除率和低选择性的主要原因。因此,为了更进一步提高硫化氢的选择性,就需要进一步提高传质效果,降低气液接触时间,减少二氧化碳的吸收。增加超重力设备的端效应区,可以有效进一步提高传质、降低填料体积、减少气液接触时间,进而提高选择性。本发明提供一种基于超重力反应器的选择性脱硫方法以解决上述问题。
本发明提供的基于超重力反应器的选择性脱硫方法与填料塔及传统超重力反应器脱硫技术相比,至少具有以下优势:
1)、多端效应区(以双端效应区为例,下同)超重力反应器的出气口5硫化氢浓度为10ppm至20ppm,除硫效率高,且能够抑制二氧化碳的脱除率,二氧化碳成共吸率仅为5%左右,选择性因子高;
2)、多端效应区的超重力反应器端效应区平均比传统RPB(旋转填充床)长40.7%,总传质系数提高18.5%;
3)、多端效应区的超重力反应器的气液比大,可以达到200以上;
4)、多端效应区的超重力反应器体积小,为传统单端效应区超重力反应器的65%左右,仅为塔器的5%左右(如图8所示)。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,所述超重力反应器,包括:
反应器,所述反应器具备内腔,所述反应器上设有进气口、出气口、进液口和出液口;
填料床,所述填料床包括多个填料区,相邻所述填料区之间设有环形槽,每个所述填料区的内边缘区域形成端效应区,所述填料床设置于所述反应器的内腔,所述进气口与所述填料床连通,所述进液口与所述填料床连通;
导向模块,所述导向模块包括多个具备导流面的导流件,所述导流面适用于改变脱硫剂液体的流向,每个所述环形槽内环形均布设有多个所述导流件;
驱动装置,所述驱动装置适用于驱动所述填料床转动;
所述选择性脱硫方法,包括:
通过所述驱动装置驱动所述填料床转动;
将含硫化氢的原料气通过所述进气口通入所述反应器,并进入所述填料床沿外侧所述填料区至内侧所述填料区的方向移动;将脱硫剂通过所述进液口通入所述填料床,并在离心力的作用下沿内侧所述填料区至外侧所述填料区的方向移动;
所述超重力反应器还包括控制模块、硫化氢检测装置和导流件驱动模块,所述硫化氢检测装置适用于检测通入所述反应器的含硫化氢的原料气中硫化氢的含量,所述导流件驱动模块适用于驱动每个所述导流件转动,所述驱动装置、所述硫化氢检测装置和所述导流件驱动模块与所述控制模块通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,还包括反馈调节控制方法,所述反馈调节控制方法,包括:
预设多个硫化氢含量数值区段;
通过所述硫化氢检测装置获取含硫化氢的原料气中硫化氢的含量数据;
确定获取的所述硫化氢的含量数据落入的数值区段;
根据获取的所述硫化氢的含量数据落入的数值区段调节所述驱动装置的转速和各个导流件的转动角度。
3.根据权利要求1或2所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,所述填料床包括第一填料区和第二填料区,所述第一填料区的内径为30mm至600mm,所述第一填料区的外径为80mm至1800mm;所述第二填料区的内径为100mm至2200mm,所述第二填料区的外径为140mm至3200mm。
4.根据权利要求1或2所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,所述填料区内填料的比表面积为200m2/m3至1000m2/m3。
5.根据权利要求1或2所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,所述填料区内填料的空隙率为90%至97%。
6.根据权利要求1或2所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,所述驱动装置的转速为200r/min至2000r/min。
7.根据权利要求1或2所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,通入所述含硫化氢的原料气的流量为0.9m3/h至100000m3/h,通入所述脱硫剂的流量为3L/h至500m3/h。
8.根据权利要求1或2所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,所述脱硫剂脱硫的反应温度小于或等于40℃。
9.根据权利要求1或2所述的基于超重力反应器的选择性脱硫方法,其特征在于,所述脱硫剂包括MDEA溶液、栲胶溶液、PDS溶液或络合铁溶液。
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CN117379953B (zh) * | 2023-12-08 | 2024-02-09 | 中国科学院大学 | 基于超重力反应系统的二氧化氯生成与利用方法 |
CN117861658B (zh) * | 2024-03-11 | 2024-06-07 | 中国科学院大学 | 基于超重力反应器的催化剂制备方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2654194Y (zh) * | 2003-04-08 | 2004-11-10 | 薛碧 | 强化传质的旋转床超重力机 |
CN101549274A (zh) * | 2008-04-01 | 2009-10-07 | 北京化工大学 | 一种超重力旋转床装置及在二氧化碳捕集纯化工艺的应用 |
CN102643695A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-08-22 | 吴沛成 | 一种天然气脱硫工艺 |
CN203447973U (zh) * | 2013-09-07 | 2014-02-26 | 中北大学 | 脱除工业气体中硫化氢的装置 |
CN103756743A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 北京化工大学 | 海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法 |
CN106622093A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-10 | 中北大学 | 复合式折流旋转床传质与反应设备 |
WO2019196951A1 (zh) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种液化气脱硫醇碱液的再生方法 |
CN112933885A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 中北大学 | 一种超重力非平衡选择性吸收三聚氰胺尾气中氨的方法和装置 |
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---|---|---|---|---|
US7866638B2 (en) * | 2005-02-14 | 2011-01-11 | Neumann Systems Group, Inc. | Gas liquid contactor and effluent cleaning system and method |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2654194Y (zh) * | 2003-04-08 | 2004-11-10 | 薛碧 | 强化传质的旋转床超重力机 |
CN101549274A (zh) * | 2008-04-01 | 2009-10-07 | 北京化工大学 | 一种超重力旋转床装置及在二氧化碳捕集纯化工艺的应用 |
CN102643695A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-08-22 | 吴沛成 | 一种天然气脱硫工艺 |
CN203447973U (zh) * | 2013-09-07 | 2014-02-26 | 中北大学 | 脱除工业气体中硫化氢的装置 |
CN103756743A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-30 | 北京化工大学 | 海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法 |
CN106622093A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-10 | 中北大学 | 复合式折流旋转床传质与反应设备 |
WO2019196951A1 (zh) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种液化气脱硫醇碱液的再生方法 |
CN112933885A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-11 | 中北大学 | 一种超重力非平衡选择性吸收三聚氰胺尾气中氨的方法和装置 |
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